电工电子教案 晶闸管单相可控整流电路
晶闸管与单向可控整流电路
• 工作原理 设图中 负载 RL为电阻性负载
u2 2U2 sint
（1）晶闸管的控制极上未加正向触发电压，那么根据晶闸管的导通条件，不论正弦交流 电压u2 是正半周还是负半周，晶闸管都不会导通。这时，负载端电压uo=0、负载电流 io=0， 因而电源的全部电压都由晶闸管承受，即UT=U2。
。
控制极相对于阴极接的是反向电 压，这时灯不亮，说明晶闸管也 不导通。
图（e）晶闸管的控制极和 阴极均接正向电压，阳极接 反向电压，此时灯不亮，说 明晶闸管也不导通，此时处 于反向阻断状态。
综上所述，可得出晶闸管有以下几个特点： （1）晶闸管导通是条件是阳极和门极均加正向电压。 （2）晶闸管导通后，门极就失去了控制作用。 （3）晶闸管的阻断条件是去掉阳极电压或阳极加反向电 压，或减小阳极电压使晶闸管中的电流IA小于维持电流IH。
晶闸管与单向可控整流电路
•1.1 晶闸管
晶闸管全称晶体闸流管，旧称可控硅 简称SCR。
它的主要成员有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶 闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管等等。晶 闸管只需几十到几百毫安的小电流，就能控制几百至几千 安的大电流，使电子技术从弱电领域扩展到强电领域。晶 闸管作为电力电子器件，具有体积小，重量轻，效率高等 优点，因此应用极为广泛。
门极G
阴极K
• 晶闸管的外形 •
• 晶闸管的工作原理 我们可以通过下图所示的电路图来说明晶闸管的工作
原理。在该图中电源、晶闸管和负载白炽灯组成的回路 为晶闸管主回路，由电源、开关、负载和晶闸管门极及 阴极组成的回路为晶闸管控制回路。
如图（a）晶闸管阳极经白 炽灯接电源的正极，门极 经电阻接电源的正极开关 断开，灯不亮，说明没有 触发信号，晶闸管不导通。
电工电子技术及应用教案——晶闸管与单相可控整流电路(中职教育).docx
晶闸管与单相可控整流电路【课题编号】01-10-01【课题名称】晶闸管【教学目标】知识传授口标：1、掌握晶闸管的结构和电路符号。
2、掌握昂闸管的工作原理。
3、理解晶闸管的伏安特性，了解其主要参数。
能力培养目标1、培养学生的抽彖思维能力。
2、一定的动手实践能力。
【教学重点】晶闸管的工作原理和应用技术。
【难点分析】晶闸管的结构和种类，晶闸管的伏安特性曲线及主要参数。
【学情分析】学生的抽彖思维能力较弱，不易直接讲解晶闸管的工作原理，就先通过演示实验，让学生观察到晶闸管的特性和应用，以激发他们的学习兴趣，从而引导他们掌握晶闸管的工作原理。
【教学方法】实验法、讲授法【教具资源】品闸管及演示其导通的实验装置、多媒体课件【课时安排】1学吋【教学过程】■＞导入新课晶闸管是一种利用弱电控制强电的半导体器件，它使电了技术应用非常广泛。
国防军事、工业交通、农业商业、家用电器方面，无不渗透着电力电子技术的新成就。
二、讲授新课教学环节1、品闸管的结构符号教师活动：投影晶闸管的多媒体动画。
学生活动：观察晶闸管的多媒体动画。
初步掌握晶闸管的结构和电路符号。
教学环节2、晶闸管的工作原理演示教师活动：演示品闸管的触发导通实验学生活动：观察实验现象，理解晶闸管导通的条件和关断的条件。
讲解教师活动：重点讲解晶闸管内部可看成是两个三极管连结。
有触发信号时内部电路形成强烈的正反馈，其使迅速导通。
教学环节3品闸管的伏安特性教师活动：投影晶闸管伏安特性曲线的多媒体课件。
学生活动：观察伏安特性曲线的转折点并理解原理。
教学环节4品闸管的型号和主要参数教师活动：展示晶闸管的型号和主要参数学生活动：认真听讲，理解并记忆。
三、课堂小结教师与学生共同回顾晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、晶闸管的型号以及主要参数，把分散的知识联系起来，综合理解晶闸管的特性。
四、课堂练习五、课后作业【课题编号】02-10-02【课题名称】单相可控整流电路【课题名称】知识传授口标：1、掌握电阻必负载的单相半波可控整流电路2、掌握电感性负载的单相半波可控整流电路3、单和桥式全控整流电路能力培养目标培养学生分析问题解决问题的能力【教学重点】各种可控整流屯路的工作原理【难点分析】晶闸管的移相范围【学情分析】就在二极管整流屯路的知识基础上引导学生学会可控整流的学习，以引导他们进入学习状态。
第01章 晶闸管及单相可控整流电路
电力电子技术实训
第 1 节 晶 闸 管 通常每一个晶闸管的铭牌上都标明了其触发电流和电压在 常温下的实测值，但触发电流、触发电压电压受温度的影响很 大。温度升高，IGT和UGT值会显著降低；温度降低，IGT和UGT值 又会增大。为了保证晶闸管的可靠触发，在实际应用中，外加 门极电压的幅值应比UGT大几倍。 1.1.2.4 通态平均电压UT(AV) 在规定环境温度、标准散热条件下，元件通以正弦半波额 定电流时，阳极与阴极间电压降的平均值称为通态平均电压 (又称管压降)。在实际使用中，从减小损耗和元件发热的角度 出发，应选择UT(AV)小的晶闸管。
电力电子技术实训
第 1 节
晶 闸 管
晶闸管全称晶体闸流管，曾称可控硅(SiliconControlled Rectifier)，简称 SCR。1957年美国通用电器公司开发出世界 上第一款晶闸管产品，并于1958年将其商业化； 晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极，阴极 和门极； 晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件 下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交 流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中，成为特 大功率低频(200 Hz以下)装置中的主要器件。
电力电子技术实训
第 1 节 晶 闸 管 普通晶闸管由4层半导体(P1、N1、P2、N2)组成，形成3 个结J1(P1N1)、J2(N1P2)、J3(P2N2) 。并分别从P1、P2、N2 引出A、G、K 3个电极，它和二极管一样，是一种单方向导电 的器件，关键是多了一个控制极G，这就使它具有与二极管完 全不同的工作特性。 由于采用扩散工艺，具有三结四层结构的普通晶闸管可以 等效成(如图1-4所示)由两个晶体管VT1(P1-N1-P2)和VT2(N1P2-N2)组成的等效电路。 当晶闸管阳极和阴极之间施加正向电压UA时，若给门极G 也加正向电压UG，门极电流IG经晶体管VT2放大后成为集电极 电流Ic2，Ic2又是晶体管VT1的基极电流，放大后的集电极电流 Ic1进一步使IG增大且又作为 VT2的基极电流流入。重复上述 正反馈过程，两个晶体管VT1、VT2都快速进入饱和状态，使 晶闸管阳极A与阴极K之间导通。
电工电子应用技术 晶闸管可控整流电路教案
单元十三电力电子技术基础（教案）注：表格内黑体字格式为（黑体，小四号，1.25倍行距，居中）13.2晶闸管可控整流电路【教学过程】组织教学：1．检查出勤情况。
2．检查学生教材，习题册是否符合要求。
3．宣布上课。
引入新课：1．可控整流电路的作用是将交流电变换为电压大小可以调节的直流电，以供给直流用电设备，如直流电动机的转速控制、同步发电机的励磁调节、电镀和电解电源等，它主要利用晶闸管的单向导电性和可控性构成。
2．通过实物演示及列举实例，让学生了解桥式整流电路的原理及应用，从而激发他们的学习兴趣。
讲授新课：13.2晶闸管可控整流电路13.2.1整流电路可控整流电路的作用是将交流电变换为电压大小可以调节的直流电，以供给直流用电设备，如直流电动机的转速控制、同步发电机的励磁调节、电镀和电解电源等，它主要利用晶闸管的单向导电性和可控性构成。
13.2.1整流电路单相半波可控整流电路虽然具有电路简单、调整方便、使用元件少的优点，但却有整流电压脉动大、输出整流电流小的缺点。
比较常用的是半控桥式整流电路，简称半控桥，其电路如图13-2-1所示。
在变压器副边电压u的正半周（a端为正）时，T1和D2承受正向电压。
这时如对晶闸管T1引入触发信号，则T1和D2导通，电流的通路为a→T1→R L→D2→b图13-2-1 电阻性负载的单相半控桥式整流电路这时T2和D1都因承受反向电压而截止。
同样，在电压u的负半周时，T2和D1（讲解）（讲解）观看PPT：整流电路)承受正向电压。
这时，如对晶闸管T 2引入触发信号，则T 2和D 1导通，电流的通路为： b→T 2→R L →D 1→a图13-2-2 电阻性负载时单相半控桥式整流电路的电压与电流的波形这时T 1和D 2处于截止状态。
电压与电流的波形如图13-2-2所示。
桥式整流电路的输出电压的平均值为2cos 219.00a U U +⋅= (13-2-1)输出电流的平均值为2cos 19.000aR U R U I L L +⋅==(13-2-2) 13.2.2晶闸管的过电流、过电压保护1．晶闸管的过电流保护由于晶闸管的热容量很小，一旦发生过电流时，温度就会急剧上升而可能把PN 结烧坏，造成元件内部短路或开路。
单相全控桥式晶闸管整流电路的设计电子教案
单相全控桥式晶闸管整流电路的设计1 绪论1.1 电力电子技术的发展史电力电子技术相对于其他一些高新技术来说更为边缘化，它是一门联系电力和电子的学科，电力电子技术为电能的产生和利用搭起了桥梁，为电能的输出、应用提供了更好的方式和平台，电力电子技术从根本上提高了电能的应用效率。
电力电子技术的问世是在上世纪五十年代末，当第一只晶闸管研制成功之后，电力电子技术就正式进入了电气传动技术的大家族。
电力电子技术在可控硅整流装置开发中发挥了重要作用，是电气传动领域中革命性的成果。
电力电子技术在上个世纪的七十年代时有了一个质的发展，晶闸管产品逐步完成了从低压小电流到高压大电流的过度，并在晶闸管的基础上开发了不能自关断的半控型器件，这就是第一代的电力电子器件，它是电力电子技术历史上的一座里程碑。
电力电子技术的研究水平不断进步，制造工艺水平也不断提高，电力电子器件也随之有了更大的发展，获得了又一次的飞跃。
电力电子技术的进步代表是自关断全控型第二代电力电子器件，代表产品是GTR和GTO。
电力电子技术在上个世纪的九十年代有了更进一步的发展，电力电子器件在大频率、低损耗、快响应方面有了更好表现，电力电子技术想着复台化、标准模块化、智能化、功率集成化方向发展，形成了电力电子的正式技术理论，形成了一个新的高科技领域。
1.2 晶闸管晶管又称为晶体闸流管，可控硅整流（Silicon Controlled Rectifier-- SCR），开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代; 20世纪80年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代。
能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，以被广泛应用于相控整流、逆变、交流调压、直流变换等领域，成为功率低频（200Hz以下）装置中的主要器件。
晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型--普通晶闸管。
广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件。
1.2.1 晶闸管的结构晶闸管是大功率器件，工作时产生大量的热，因此必须安装散热器。
电力电子技术 第3章 晶闸管可控整流电路(单相)
∫ ∫ Ud
=
1 2π
2π 0
ud d (ωt)
=
1 2π
α +θ α
2U2 sin ωtd (ωt)
= 2U2 [cosα − cos(α + θ )] = 2U2 sin θ sin 2α +θ
2π
π
2
2
阻感负载
4.数量关系—α、θ、Ф关系
¾ 电力电子电路的一种基本分 析方法 通过器件的理想化，将 电路简化为分段线性电路， 分段进行分析计算。
R
2
输出电流有效值:
∫ I2 = IVT = I =
1
π
(
2U2 sin ωt )2 d (ωt) = U2
2π α
R
R
1
4π
sin
2α
+
π −α 2π
电阻性负载
移相范围：控制角α 的有效变化范围。
电阻性负载移相范围：
0≤α ≤π
电阻性负载导通角：
θ＝π－α
晶 闸 管 承 受 的 峰 值 电 压 ： U DM = U RM = 2U 2
晶闸管的工作原理
几点结论： 具有单向导电性，承受反向电压时，不论门极 是否有触发电流，晶闸管都不会导通。 在承受正向电压时，可通过门极控制开通。 晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。 要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接 近于零的某一数值以下 。
常用电力电子开关器件性能对比
符号
(3) 当π <ωt <2π, u2 <0时，VT反向阻断
ud =0, id =0, uVT =u2
单相半波可控整流电路及波形
导通角：晶闸管在一个周期中处
晶闸管单相桥式可控整流电路.
ห้องสมุดไป่ตู้o θ
2
3
θ
单相桥式可控整流电路的移相范围为： 0～π
晶闸管单相半控桥式整流电路
（2）主要参数计算
输出电压的平均值 负载电流平均值 通过晶闸管的平均电流 晶闸管承受的最大电压
U L 0.9U 2 1cos 2
IL
UL RL 1 IT I L 2
U RM 2U2
（3）电路特点
=0 V2 uL V1、 、V3 V4反向阻断， 正向阻断， u L=0 V1 V2、 、V4 V3正向阻断 反向阻断 u = u V2 L=u2 2 V1、 、V3 V4反向阻断， 导通，V2、 uL V1 V4导通 V3、 反向阻断 u =0 V1 uL V1、 、V4 V4关断 关断 L=0
uL
优点：输出电压脉动小，设备利用率高 缺点：元件多
晶闸管单相桥式可控整流电路
学
校：长治市高级技工学校
授课人：刘新梅 时 间：2013.12
晶闸管单相半控桥式整流电路
（1）电路组成及工作原理
V1 V2
iL + uL o
u2
2
3
t
u2
+
+
RL V4
单相整流电路 单相可控整流电路
ug
t
V3
-
o
α
α
2 α
3
负半周 正半周 ωt ωt< <α α时 时 ωt ωt= =α α时 时 ωt ωt= =π π时 时
2.1晶闸管单相可控整流电路
O u
d
w t
O id
VT
w t
Id
O
1,4
Id
Id Id Id
w t w t
i VT
O
2,3
O i2 u O
VT
w t
w t
1,4
O
w t
17
2015-5-22 17
2.1.3单相桥式半控整流电路
主电路结构
电感性负载
失控现象
单相桥式半控整流电 路
续流二极管
18
2015-5-22 18
2.1.3单相桥式半控整流电路——主电路结构
A
单相桥式（ 全波）全控 整流电路
C
纯电阻负载的计算
RL负载的计算
E
D
RL负载的波形
13
2015-5-22 13
2.1.2 单相桥式全控整流电路- 纯电阻负载的工作 情况
a)
◆电路分析 ☞闸管VT1和VT4组成一对桥臂，VT2 和VT3组成另一对桥臂。 ☞在u2正半周（即a点电位高于b点电位） √若4个晶闸管均不导通，id=0,ud=0, VT1、VT4串联承受电压u2。 √在触发角a处给VT1和VT4加触发脉冲， VT1和VT4即导通，电流从电源a端经VT1、 R、VT4流回电源b端。 ☞当u2过零时，流经晶闸管的电流也降 到零，VT1和VT4关断。 ☞在u2负半周，仍在触发角a处触发VT2 和VT3，VT2和VT3导通，电流从电源b端流 出，经VT3、R、VT2流回电源a端。 ☞到u2过零时，电流又降为零，VT2和 VT3关断。
20
2.1.3单相桥式半控整流电路——电感性负载
+ u -
VT1
VT2 R
晶闸管单相可控整流电路
隆回县职业中专教学、学习设计方案年级：高一科目：电工与电子技术方案设计：罗华备课节次： 2学习程序一、练习回顾，导入新课1、晶闸管与二极管都具有____________性，但二极管只要_________偏置就能导通，而晶闸管还需要在______________极与阴极之间加触发电压才能导通。
晶闸管一旦导通，______________就不起作用了。
2、晶闸管的触发电压在控制晶闸管的导通和关断时，只能控制晶闸管的__________，而不能控制其__________。
3、画出单相桥式整流电路图二、明确任务，自主学习1．可控整流：使整流电路输出直流电压的大小可以调节。
2．桥式半控整流电路：两个桥臂整流元件采用晶闸管，其余采用二极管的整流电路。
3．单相桥式半控整流电路，如图1所示。
图1 桥式半控整流电路4．工作原理：晶闸管VT1和VT2承受正向电压并在它们的控制极上加上控制脉冲时导通，输出电压波形如图2所示。
图2 桥式半控整流电路波形5．控制角：晶闸管开始导通的角度，用 α 表示。
导通角：晶闸管一个周期内导通的角度。
用 θ 表示。
α + θ = 180o控制角 α 越大，导通角 θ 越小，整流输出电压直流电压越小。
调节控制角 α ，可以控制整流输出直流电压的大小。
6．输出电压U o = ⨯+ 2cos 1α0.9 U 2 7．输出电流I o = Lo R U 8．α = 0时，θ = π，晶闸管处于全导通状态，U o = 0.9U 2α = π 时，θ = 0，晶闸管处于全封闭状态，U o = 0单相可控整流输出直流电压范围0 ~ 0.9U 2三、合作探究，交流展示1、简述单相半波可控整流电路的工作原理并画出其输入电压与输出电压波形图2、单相半波可控整流电路，直接由220V交流电源供电，负载电阻R=10Ω，负载电流I o = 2.5A。
试计算晶闸管的控制角α及负载电压U o。
在R不变的条件下，若要求I o增大一倍，再计算α及U o四、巩固练习，检测达标1、单相桥式可控整流电路的最大控制角为____________，最大导通角为____________，最大的移相范围是____________。
晶闸管整流电路 ppt课件(共88张PPT)
继续维持导通，直至L中磁场能量释
放完毕， VT承受反向电压而关断；
t
t
t
第二章 第 12 页
图2-2 带电感性负载的 单相半波电路及其波形
a)
u1
VT T
u VT u2
u2
b)
0
t1
ug
ωt2
c) 0
ud
+
d) 0 id
e)
0
u VT
f) 0
ωt2 ωt2
ωt2
id L
ud R
2
+
工作过程和特点： 请同学们思考： （a） L两端的电压何时变为上负 下正，如何简单判断？ （b） id能否抵达2π点？为什么？
阐明：使用万用表直流档测量Ud即为该数值；
U2为电源电压有效值〔220V）； α ＝ π时，Ud=0，可见可以通过调整α 来调整Ud。
直流输出电压有效值U
（2-2U ）2 1 2 U 2s it2 n d t U 24 1 s2 in 2
第二章 第 8 页
2.1.1 单相半波可控整流电路〔单相半波）
单相半波可控整流电路的特点：
线路简单、易调整，但输出电流脉动大，变压器二次侧电流中含直流 分量，造成变压器铁芯直流磁化； 实际上很少应用此种电路；
第二章 第 17 页
2.1.2 单相桥式全控整流电路〔单相全控桥）
简称为单相全控桥〔教材P24)
1. 电阻负载的工作情况 2. 晶闸 管 V T1 和V T 4组成一 对桥臂 ， VT2和VT3组成。在实际的电路中，一 般都采用这种标注方法，即上面为1、3 ，下面为2、4。请同学们注意。
➢
P=负载的电压有效值×负载的电流有效值
实验二十 晶闸管可控整流电路
实验二十 晶闸管可控整流电路一、实验目的1、学习单结晶体管和晶闸管的简易测试方法。
2、熟悉单结晶体管触发电路（阻容移相桥触发电路）的工作原理及调试方法。
3、熟悉用单结晶体管触发电路控制晶闸管调压电路的方法。
二、实验原理可控整流电路的作用是把交流电变换为电压值可以调节的直流电。
图20－1所示为单相半控桥式整流实验电路。
主电路由负载R L 和晶闸管T 1组成，触发电路为单结晶体管T 2及一些阻容元件构成的阻容移相桥触发电路。
改变晶闸管T 1的导通角，便可调节主电路的可控输出整流电压（或电流）的数值，这点可由灯泡负载的亮度变化看出。
晶闸管导通角的大小决定于触发脉冲的频率f ，由公式)11ln(/1η-=RC f 可知，当单结晶体管的分压比η及电容C 值固定时，则频率f大小由R 决定。
因此，通过调节电位器RP ，使可以改变触发脉冲频率，主电路的输出电压也随之改变，从而达到可控调压的目的。
用万用表的电阻档可以对单结晶体管和晶闸管进行简易测试。
图20－2为单结晶体管BT33管脚排列、结构图及电路符号。
好的单结晶体管PN 结正向电阻R BE1、R BE2均较小，且R BE1稍大于R BE2，PN 结的反向电阻R B1E 、T1 R L图20－1 单相半控桥式整流实验电路R B2E均应很大，根据所测阻值，即可判断出各管脚及管子的质量优劣。
图20－3为晶闸管3CT3A管脚排列、结构图及电路符号。
晶闸管阳极（A）—阴极（K）及阳极（A）—门极（G）之间的正、反向电阻R AK、R KA、R AC、R GA均应很大，而G —K之间为一个PN结，PN结正向电阻应较小，反向电阻应很大。
图20－2 单结晶体管BT33管脚排列、结构图及电路符号图20－3 晶闸管3CT3A管脚排列、结构图及电路符号三、仪器设备与实验组件箱1、±5V、±12V 直流电源2、可调工频电源3、万用电表4、双踪示波器5、交流毫伏表6、直流电压表7、晶闸管3CT3A、单结晶体管BT33、二极管IN4007×4、稳压管IN4735、灯泡12V/0.1A四、实验内容1．单结晶体管的简单测试用万用表R×10Ω档分别测量EB1、EB2间正、反向电阻，记入表20－1中。
单相桥式可控晶闸管整流电路设计
电力电子技术课程设计报告单相桥式可控晶闸管整流电路设计姓名学号年级专业系（院）指导教师12年12月11日一、引言电力电子学,又称功率电子学(Power Electronics)。
它主要研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各式各样的电路或装置，以完成对电能的变换和控制。
它既是电子学在强电(高电压、大电流)或电工领域的一个分支，又是电工学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的一个分支，或者说是强弱电相结合的新科学。
电力电子学是横跨“电子”、“电力”和“控制”三个领域的一个新兴工程技术学科。
随着科学技术的日益发展,人们对电路的要求也越来越高,由于在生产实际中需要大小可调的直流电源,而相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳定,利用它可以方便地得到大中、小各种容量的直流电能,是目前获得直流电能的主要方法,得到了广泛应用。
在电能的生产和传输上，目前是以交流电为主。
电力网供给用户的是交流电，而在许多场合，例如电解及电镀、蓄电池的充电、调压调速、直流电动机等，需要用直流电。
要得到直流电，除了直流发电机外，最普遍应用的是利用各种半导体元件产生直流电。
这个方法中，整流是最基础的一步。
整流，即利用具有单向导电特性的器件，把方向和大小交变的电流变换为直流电。
因此整流电路技术在直流电机电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛的应用。
二、设计任务设计要求负载为阻感性负载设计指标 1)、电源电压：交流100V/50Hz2)、输出功率：500W3）、移相范围：0°~ 90°课程设计工作学习并了解晶闸管、电阻、可控整流电路的基本知识，并得到相关的原理图。
然后根据原理计算相关的的元件的参数，选择合适的晶闸管等元件。
根据元器件设计出主电路，对主电路进行仿真得到有关电压电流的波形。
最后进行分析波形，加深对整个设计过程的理解以及对整流电路的学习。
三、设计方案选择及论证我们知道，单相整流器的电路形式是各种各样的，整流的结构也是比较多的。
单相晶闸管整流电路.
37.2 18.6A 2
(10-28)
选晶闸管
ITAV 18.6A
IT 1.8818.6 35 A
I' TAV 35 22 .3 A 1.57
= 233(V)
22.3 ×1.5 = 33.5 (A)
U DRM U RRM 1.5 110 2
可选用额定值为：300V 、50A 的晶闸管
随UAK的加大，阳极电流逐渐增加。当
U = UDSM时，PN结N1P2反向极击穿， 晶闸管自动导通。正常工作时， UAK 应小于 UDSM 。
K 若在G和K间加正向电压：UGK越大，则UDSM越小。
UDSM：断态不重复峰值电压，又称正向 转折电压。
UGK足够大时，正向特性与二极管的正向特性类似。
(10-10)
(2) 晶闸管正向导通后，令其截止 的方法： • 加大回路电阻，使晶闸管中电 流小于某一值IH时，正反馈效 应不能维持。
G
IH：最小维持电流
• 减小UAK，使晶闸管中电流小 于某一值IH。
(10-7)
晶闸管的工作原理小结
（1）晶闸管具有单向导电性。 正向导通条件：A、K间加正向电 压，G、K间加触发信号。 （2）晶闸管一旦导通，控制极失去作用。 若使其关断，必须降低 UAK 或加 大回路电阻，把阳极电流减小到 维持电流以下。
4. 晶闸管的选择
晶闸管电压 > （1.5 ~ 2）U2M
IT 晶闸管电流 > （1.5）× 1.57
(10-34)
3.2 单相全波可控整流电路
一、电阻性负载桥式可控整流电路
1. 电路及工作原理
uG T1、T2 --晶闸管
A +
u2 B T1 T2 RL D2
实验一 单相晶闸管可控整流电路实验
（1）同步电压和触发角之间相位关系 接通实验线路地线，主电源电压选择 55V。注意通电源的顺序。将给定信号接线到触 发脉冲发生器的控制电压，用示波器观察同步电压和 VT1。将给定电压信号从“0”逐渐增 大，观察同步电压和 VT1 之间相位关系的变化，并继续增大给定电压信号直到相位 VT1 不 再继续变化。在表 1-1 记录同步电压和 VT1 之间相位 VT1 关系。
二、预习要求
计算表 1-2,1-3 中控制角分别为 30°，60°，90°，120°时 UR 的理论值。
三、实验项目
1. 研究触发脉冲发生器工作原理，包括测试同步电压和 VT1 之间相位关系和测试 VT1--VT6 之间相位关系。
2. 研究单相半波整流电路，负载分别为电阻负载、阻感负载、感应电动势负载。
八、思考题
1.当采用单相晶闸管半波整流电路，负载电机额定工作电压为 110V，给定的单相交流 电压值应该为多少？
2. 当采用单相晶闸管半波整流电路，晶闸管分别是 VT1 和 VT2（触发角相差 60 度）， 负载为纯电阻，定性画出整流输出电流。
u
单相 交流 电压
N
R
u
单相 交流 电压
N
UVT
UR
电阻
电
晶闸管电路 （1）将电阻值增至最大值，并用万用表测量阻值并记录，然后按照图 1-1 接线，负载 只接电阻，不接电感负载。 （2）闭合主电源开关，给定电压信号为“0”，再闭合主控开。 （3）逐渐增加给定电压，用万用表的直流电压档测量负载两端电压，观察不同控制角 对于电流（电阻两端电压除以电阻值）波形和负载电压的影响。并计算对应触发角的电压理 论值，结果记录在表 1-3 中。 （4）调节给定电压为“0”，断开电源，将负载电阻与平波电抗器串联，作为阻感负载。 重复以上步骤，结果记录在表 1-3 中。 （5）调节给定电压为“0”，断开电源，断开主电源，按图 1-2 中方式接入直流电机作 为反电动势负载。重复以上步骤，测试电枢电压和电枢电流。将测试结果记录在表 1-3 中。
62晶闸管整流电路
江苏省南京技师学院教案首页课题：§6.2 晶闸管整流电路教学目的、要求：掌握常用的单相可控整流电路及其工作原理。
教学重点、难点：晶闸管可控整流电路的波形分析授课方法：讲授教学参考及教具（含电教设备）：多媒体板书设计或授课提纲：第1 页复习提问：1、二极管整流电路的工作原理是什么，输出电压波形如何？2、晶闸管导通、关断条件与门极的作用分别是什么？引入新课：晶闸管组成的整流电路可以在交流电压不变的情况下，方便地改变输出电压的大小，即可控整流。
可控整流是实现交流道可变直流之间的转换。
晶闸管组成的可控整流电路具有体积小、质量轻、效率高以及控制灵敏等优点，目前已取代直流发电机组，用作直流拖动调速装置，广泛用于机床、轧钢、造纸、电解、电镀、光电、励磁等领域。
为了研究问题方便起见，在分析过程中，除特别说明，一般情况下，负载为电阻性，变压器为理想变压器，晶闸管为理想管（即晶闸管被触发导通时，等效电阻为零；加反向电压或未触发时，等效电阻为无穷大）。
讲授新课：§6.2 晶闸管整流电路可控式针对整流输出电压平均值而言的，控制的方法是利用晶闸管既具有整流功能又具有可控的特性来实现的。
晶闸管在交流电路中工作的特点：（1）只有电源电压为正半周时，晶闸管才有导通的可能。
（2）在电源电压为正半周时，只有第一个触发脉冲有效（脉冲电压的大侠和宽度应足够大），它使晶闸管触发导通。
（3）电源电压大约在过零点时，晶闸管会自然关断，因此电源每变化一个周期，必须重新触发一次。
一、单相可控整流电路单相可控整流电路，常用的有单相半波可控整流电路和应用将多的单相半控桥式整流电路。
10分钟5分钟想一想：在具体的整流电路中，如要改变输出电压的大小，该怎么做？第4 页工作原理（用波形图定性分析）：负半周ωt<α时V2、V3反向阻断，V1、V4正向阻断u L=0ωt=α时V2、V3反向阻断，V1、V4导通u L=u2ωt=π时V1、V4关断u L=0回忆二极管构成的单相桥式整流电路引起学生注意重点分析正半周ωt<α时V1、V4正向阻断，V2、V3反向阻断uL=0ωt=α时V1、V4导通，V2、V3反向阻断ωt=π时V1、V4关断u L=0uL=u2第6 页5分钟10分钟第7 页5分钟第8 页。
单相晶闸管全控整流电路
电力电子课程设计课题：单结晶体管触发的单相晶闸管全控整流电路系部：电气与信息工程系班级：电气姓名：学号：指导老师：设计时间：摘要伴随着科学技术的飞速进步，做为电力电子技术的重要组成部分，整流电路已经广泛应用于工业中，如机庆、轧钢、造纸、纺织、电镀等领域。
整流电路它可按照以下几种方法分类：1.按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种；2.按电路结构可分为桥式电路和零式电路；3.按交流输入相数分为单相电路和多相电路；4.按变压器二次侧电流的方向是单向或双向，又分为单拍电路和双拍电路。
根据课程设计要求，本设计采用单相桥式全控整流电路，单相全控式整流电路具有输出电流脉动小，功率因数高，变压器二次电流为两个等大反向的半波，没有直流磁化问题，变压器利用率高的优点。
AbstractAlong with the rapid scientific and technological progress, as the power electronics technology an important component of the rectifier circuit has been widely used in industries, such as machine IP, rolling, paper, textile, electroplating and other fields. It can rectifier circuit according to the following classification of several ways : 1. By component devices can be divided into uncontrollable, semi-controlled, three-wide control; 2. by the circuit structure can be divided into bridge circuit and zero circuit; 3. by the exchange of input phase is divided into several single-phase circuit and multiphase circuit; 4. by the current transformer secondary side in the direction of the one-way or two-way, the film is divided into single-and double-circuit film circuit. According to the curriculum design, the design of single-phase rectifier bridge-control circuit all single-phase controlled rectifier circuit output current pulse of small, high power factor, Current transformer secondary to reverse two large semi-wave, DC magnetization is no problem, transformers high utilization rate advantages.目录摘要 (1)前言 (3)1、课程设计任务书1.1 设计题目 (4)1.2 设计目的 (4)1.3 设计要求 (4)1.4 设计任务 (4)1.5设计参数 (4)2、可控整流电路的分类及一般结构图2.1 可控整流电路的分类 (5)2.2 可控整流电路的一般结构图 (5)3、方案的论证与选择3.1 负载的选择 (6)3.2 整流电路的选择 (9)3.2.1 晶闸管介绍 (9)3.2.2整流电路的方案与选择 (11)3.3 控制电路的选择 (12)3.3.1 单结晶体管介绍 (12)3.3.2 控制电路的论述与选择 (14)3.4保护电路的设计 (15)3.4.1 过电流保护电路 (15)3.4.2 过电压保护电路 (16)4、主电路的设计4.1 总电路原理图 (17)4.2 原理图分析 (17)4.3 参数的计算 (18)5、心得体会 (19)6、参考文献 (19)前言我们这次的任务是电力电子技术课程设计，以培养学生的工作能力为目的，使学生逐步提高获取知识的能力，学会解决工程问题的思维方法和工作方法。
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课程指导方案（首页）
教学过程设计：
1、学习任务：晶闸管单相可控整流电路
2、提出要求：
（1）掌握电阻性负载单相半波可控整流电路工作原理； （2）掌握单相半控桥式整流电路工作原理。
知识准备： 【新课导入】
在生产实践中，往往需要直流电源的输出电压可调，用晶闸管组成的可控整流电路，能把交流电变换成大小连续可调的直流电。
晶闸管组成的整流电路可以在交流电压不变的情况下，方便地改变输出电压的大小，即可控整流。
可控整流是实现交流道可变直流之间的转换。
晶闸管组成的可控整流电路具有体积小、质量轻、效率高以及控制灵敏等优点，目前已取代直流发电机组，用作直流拖动调速装置，广泛用于机床、轧钢、造纸、电解、电镀、光电、励磁等领域。
【授课内容】
一、单相半波可控整流电路 1.电路组成
2.工作原理
① 当2v 为正半周时：晶闸管VT 承受正向电压，若此时没有触发电压，则负载L v =
0。
② 当ωt =α时，控制极加有触发电压G V ，晶闸管具备导通条件而导通，正向压降很小，2L v v =。
③ 当α <ωt
< π 时，晶闸管保持导通，负载电压L v 基本上与次级电压
2v 保持相等。
④ 当ωt=π 时，2v = 0，晶闸管自行关断。
⑤ 当 π <ωt < 2π 时，2v 进入负半周后，晶闸管呈反向阻断状态，负载
电压L v =0。
3.波形图
在此介绍几个术语：
①控制角：在u 2的每个正半周，从晶闸管承受正向电压到加入门极触发电压、使晶闸管开始导通之间的电角度叫做控制角，又称为触发脉冲的移相角，用α表示。
②导通角：在每个正半周内晶闸管导通时间对应图单相半波可控整流的电角度叫做导通角，用θ表示。
显然在这里α+θ=π。
③移相范围：α的变化范围称为移相范围。
很明显，α和π都是用来表示晶闸管在承受正向电压的半个周期内的导通或阻断范围的。
通过改变控制角α或导通角θ，可以改变触发脉冲的出现时刻，也就可以改变输出电压的大小，实现了可控整流。
4. 主要参数计算 输出电压的平均值 负载电流平均值
通过晶闸管的平均电流
晶闸管承受的最大电压
L
L
L R U I =
2
cos 1245.0α
+=U U L L
T I I =2
2U U RM =
5.电路特点
单相半波可控整流电路只用一只晶闸管，线路简单，调整方便，但接电阻性负载时输出电压脉动幅度大，且变压器次级线圈中的直流电流将造成铁心的直流磁化，使变压器的效率降低，变压器容量不能被充分利用，因而只适用于对直流电压要求不高的小功率可控整流设备。
例1：单相半波可控整流电路中，变压器二次侧电压U 2=120V ，当控制角分别为0o 、90o 、120o 、180o 时，负载上的平均电压分别是多少？
解：
二、单相半控桥式整流电路
由于单相半波可控整流电路具有上述明显缺点，为了较好地满足负载的要求，在一般小容量的晶闸管整流装置中更多地采用单相桥式可控整流电路。
把单相桥式二极管整流电路的4只整流二极管换成4只晶闸管，就组成单相全控桥式整流电路。
由于单相桥式全控整流电路需要4只晶闸管，成本高，另外还要求承受正向偏置电压的2只晶闸管必须同时被触发导通，这就对触发电路的要求提高了，使触发电路变得很复杂，所以一般较少采用全控整流，而多采用由两个晶闸管和两个二极管组成的单相桥式半控整流电路。
1.电路组成
V
02
180cos 112045.0=+⨯⨯=︒
L U V
5.132
120cos 112045.0=+⨯⨯=︒
L U V
272
90cos 112045.0=+⨯⨯=︒
L U V
542
0cos 112045.0=+⨯⨯=
L U α=180o
时
α=120o 时 α=90o 时 α=0o 时 结论：改变控制角α的大小可改变输出电压的高低，移相范围为：0o ～180o
2.工作原理
在电源电压u 2的正半周，a 为正，b 为负，V1,V4受正向电压，根据晶闸管的导通条件，t 1时刻触发冲到来之前，两个晶闸管均处于阻断状态，此时输电压U L =0；t 1时刻由于加人触发脉冲u G ,Vl 被触导通，电流回路为：a-V l -R L -V4-b,此时，V2.V3因承受反压而关断，忽略导通管压降的情况，输出电压U L =u 2。
V2承受的电压为u V2＝-u 2。
当u 2接近零时，V1因正向电流小于维持电流而关断。
u 2的负半周，a 为负，b 为正，V2和V3承受正向压。
t 2时刻触发脉冲到来之前，两个晶闸管均处阻断状态，输出电压U L =0。
t 2时刻随着触发脉冲加人，V2触发导通，电流回路为：b-V2-R L -V 3-a ，此时V1和V4因承受反压而关断，忽略导通管降，输出电压U L =-u 2,u vl ＝u 2。
如此循环下去。
波形图为：
L
L
L R U I =
L
T I I 2
1
=2
2U U RM =输出电压的平均值 负载电流平均值
通过晶闸管的平均电流 晶闸管承受的最大电压 2cos 129.0α
+=U U L 3.主要参数计算。